Biogas er vedvarende energikilde, der kan erstatte fossil naturgas. Biogas fremstilles ved at afgasse biomasse, f.eks. gylle og andet organisk affald, under iltfrie forhold. Husdyrgødning, spildevand og vådt organisk affald fra industri og husholdninger kan bruges i produktionen, der samtidig fungerer som affaldsbehandling. For at øge gasudbyttet kan der også tilsættes andre biomasser, fx majs, som hurtigt omsættes til biogas i en biogasreaktor.
Produktionen af biogas i Danmark er steget fra ca. 3 PJ (Petajoule, 1015 J) i 2000 til 13 PJ i 2018 (Energistyrelsen, 2019). Denne stigning er især sket efter Energiforliget i 2012, der gav betydeligt bedre støtte til etablering og drift af biogasanlæg. Biogas har længe været produceret fra slam på spildevandsanlæg, men her er potentialet stort set opbrugt. Der har derfor været fokus på udnyttelse af andre affaldsbiomasser, især gylle fra husdyrproduktionen, kildesorteret organisk dagrenovation (KOD) samt andre restbiomasser som dybstrøelse og halm. Dette er illustreret i figur 1, hvor fordelin-gen af biogas fra forskellige typer biomasser i 2018/19 er vist. Udbygninfordelin-gen af biogasanlæg i Dan-mark har derfor også været understøttet af en teknologisk udvikling, der har tilladt udnyttelse af disse biomasser til biogasproduktion.
Figur 1.1. Biomasser anvendt til biogas i 2018/19 og den tilhørende energiproduktion (Energistyrelsen, 2020).
Gylle og fast gødning
19
Biogas består af en blanding af gasser, især metan (CH4) og kuldioxid (CO2), men også svovlgasser, brint og ammoniak (NH3) i lave koncentrationer. Den seneste udbygning af biogas efter Energiforliget i 2012 har især fokuseret på produktion af biogas til naturgasnettet. Her renses biogassen for CO2 og andre gasser, så det kun er metan, der ledes ud på nettet. Der har i de seneste år også været et stort fokus på at reducere tabene af metan fra biogasproduktionen, fra opgraderingsanlæg og efterlagre.
Biogasproduktion kan have både positive og negative konsekvenser for klima og miljø. Produktionen kan desuden give gevinster for landbrugsdriften. Når husdyrgødning leveres til biogasproduktion, re-duceres udledningen af drivhusgasser fra husdyrholdet. Processen gør samtidig næringsstofferne i gødningen lettere tilgængelige for planter. Effekternes størrelse afhænger af karakteristika ved pro-duktionen, herunder især hvilke biomasser, der anvendes, og hvilken referencesituation, der sam-menlignes med. Desuden indgår forhold som transport, forbrug af procesenergi og størrelsen af eventuelle metanudslip fra anlægget.
Nielsen et al. (2002) gennemførte en samlet analyse af samfundsøkonomiske effekter af biogas, der også omfattede effekter på drivhusgasudledninger, næringsstofudnyttelse, kvælstofudvaskning og lugtgener fra udbringningen. Disse analyser var baseret på biogasanlæg med udnyttelse af gylle og organisk affald fra slagterier og fødevareindustri. Der var dengang betydelige klima- og miljøgener forbundet med den alternative anvendelse af disse affaldstyper, og en del af de beregnede fordele ved biogas var knyttet til denne referencesituation. Potentialet for disse affaldstyper er dog fuldt ud-nyttede på biogasanlæggene i dag, og med den kraftige udbygning de seneste år er andelen af disse affaldsressourcer i forhold til de øvrige biomasser meget begrænset og udgør kun en meget lille del af den samlede biomasse, der tilføres anlæggene. Dette stiller den nuværende biogaspro-duktion anderledes end beregnet i Nielsen et al. (2002), og den anvendte biomassesammensæt-ning, der tilføres anlæggene nu og fremover, vil være anderledes end i dette studie.
Beregninger af samfundsøkonomiske konsekvenser af forskellige typer biomasser til biogas er gen-nemført af Jacobsen et al. (2013) og Møller og Martinsen (2013). Jacobsen et al. (2013) undersøgte følgende alternative biomasser i biogasanlæg med gylle: separeret fiberfraktion fra gylle, majsensi-lage samt græs og roer. Disse beregninger inkluderede effekter på drivhusgasser og kvælstofudvask-ning baseret på Olesen et al. (2013). Møller og Martinsen (2013) undersøgte forskellige størrelser af biogasanlæg baseret på kvæggylle, svinegylle og kløvergræs, hvor anlæg med anvendelse af klø-vergræs var baseret på økologisk jordbrug. Effekter på drivhusgasser og kvælstofudvaskning blev beregnet, men grundlaget for disse beregninger er sparsomt beskrevet.
Mikkelsen et al. (2016) udviklede baseret på Petersen et al. (2016) en ny model til beregning af me-tanudledninger fra håndtering af husdyrgødning, som også inkluderede effekter af biogas og hyppig udslusning af gylle fra stald til gødningslager. Heri indgik dog ikke andre typer biomasser end gylle, ligesom andre effekter som energi og miljø ikke indgik. Olesen et al. (2018) benyttede resultaterne
20
fra bl.a. Mikkelsen et al. (2016) til at beregne effekter på udledninger af metan og lattergas ved an-vendelse af forskellige typer biomasser som gylle, fiberfraktion fra gylle, dybstrøelse, halm, græs, klø-vergræs og roer.
Der er således siden de seneste omfattende samfundsøkonomiske beregninger af Nielsen et al.
(2002) og Jacobsen et al. (2013) sket en betydelig teknologisk udvikling i biogasanlæg og deres anvendelse af affaldsbiomasser. Der er desuden udviklet nye modeller til beregning af drivhusgas-emissioner fra håndteringen af biologisk affald (Mikkelsen et al., 2016) og til beregning af kvælstof-udvaskning fra afgasset gylle (Sørensen og Børgesen, 2015).
Kvantificering af biogasproduktionens klima- og miljøeffekter udgør et vigtigt grundlag for at kunne designe og målrette fremtidig biogasstøtte med henblik på at optimere klima og miljøfordelene ved produktionen. Effekterne er tidligere søgt kvantificeret i flere forskellige sammenhænge, men resul-taterne har ikke været entydige, og analyserne har ikke omfattet alle relevante effekter. Denne rap-port præsenterer en analyse af effekter af produktion af biogas af husdyrgødning og forskellige re-levante typer biomasser fra affaldshåndtering og landbrug. Der gives en beskrivelse og kvantificering af alle relevante effekter inden for energiproduktion, drivhusgasudledninger, kvælstofudvaskning, ammoniakfordampning, næringsstofudnyttelse og lugtgener fra udbringning. Effekterne beskrives for en række modelanlæg for biogasproduktion med forskellig opholdstid og forskellig sammensæt-ning af biomasser. De udvalgte scenarier og forudsætsammensæt-ninger afspejler de bedste anvendte teknolo-gier i den danske biogas sektor samt forventede udviklingsveje.
Der er i denne rapport benyttet en fremgangsmåde til beregning af klima- og miljøeffekter, hvor der sammenlignes med en typisk referencesituation for håndtering af de forskellige biomasser. Herved adskiller metoden sig fra andre fremgangsmåder, som fx livscyklusanalyser (LCA), hvor der alene ses på effekter af håndtering af biomasserne i den pågældende håndteringskæde (fx biogas). Der er i størst mulig omfang benyttet samme modeller og værdier for effekter på klima og miljø som i øvrigt indgår i de nationale danske opgørelser af emissioner og miljøpåvirkning.
21